Les insectes et la chaleur causeront des dommages importants aux cultures avec l'augmentation du temps

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(Crédit: R John Thieda / Flickr)

Les modèles climatiques pourraient sous-estimer les pertes de récoltes car ils ne tiennent pas compte de la réaction des plantes infestées à l'augmentation des températures, selon une nouvelle étude.

Des modèles récents nous disent que, à mesure que notre climat se réchauffe, les herbivores et les ravageurs causeront des dommages accrus aux cultures agricoles. Une étude a prédit que le rendement des cultures perdu par les insectes augmente de 10 à 25% pour chaque augmentation de 1 degré Celsius (1.8 degré Fahrenheit).

Ces modèles sont incomplets et nous pouvons sous-estimer les pertes, affirment les chercheurs. Leurs résultats montrent que les plants de tomates infestés, pour lutter contre les chenilles, ne s'adaptent pas bien à la hausse des températures. Cette épée à double tranchant aggrave leur productivité.

Selon l'étude, deux facteurs sont en jeu. Le premier est l'augmentation des températures. Le métabolisme des insectes s'accélère avec la chaleur et ils mangent plus. De plus, des températures plus chaudes pourraient ouvrir une plus large gamme d'habitats hospitaliers aux insectes.

Deuxièmement, et c'est ce que les modèles actuels ignorent, c'est la façon dont les plantes infestées réagissent à la chaleur.

«Nous savons qu'il existe des contraintes qui empêchent les plantes de faire face simultanément à deux contraintes», explique Gregg Howe, professeur au Plant Research Laboratory de la Michigan State University. "Dans ce cas, on sait peu de choses sur la façon dont les plantes font face à l'augmentation de la température et aux attaques d'insectes en même temps, nous avons donc voulu essayer de combler cette lacune."

Les plantes ont des systèmes pour faire face à différentes menaces. Attaque de Caterpillar? Il y a un système pour ça. Lorsqu'une chenille mord une feuille, la plante produit une hormone appelée Jasmonate ou JA. JA dit à l'usine de produire rapidement des composés de défense pour contrecarrer la chenille.

Des températures trop chaudes? Surchauffé les cultures ont un autre sac de trucs pour se rafraîchir. De toute évidence, ils ne peuvent pas courir pour l'ombre invitante sous un arbre. Ils élèvent leurs feuilles du sol chaud. Ils «transpirent» aussi en ouvrant leur stomates—Similaire à la peau pores—Pour que l'eau puisse s'évaporer pour refroidir les feuilles.

Nathan Havko, chercheur postdoctoral au laboratoire Howe, a fait une percée en cultivant des plants de tomates dans des chambres de croissance chaudes, maintenues à 38 degrés Celsius (100.4 degrés Fahrenheit). Il a également laissé les chenilles affamées se détacher sur elles.

«J'ai été choqué lorsque j'ai ouvert les portes de la chambre de croissance où les deux ensembles de plantes poussaient à des températures« normales »et« élevées »», explique Howe. «Les chenilles dans l'espace plus chaud étaient beaucoup plus grandes; ils avaient presque anéanti la plante. »

"Lorsque les températures sont plus élevées, un plant de tomate blessé lance encore plus de JA, conduisant à une réponse de défense plus forte", a déclaré Havko. «D'une manière ou d'une autre, cela ne dissuade pas les chenilles. De plus, nous avons constaté que JA bloque la capacité de la plante à se refroidir, qu'elle ne peut pas soulever ses feuilles ni transpirer. »

Peut-être que les plantes ferment leurs pores pour arrêter de perdre de l'eau des sites blessés, mais elles finissent par subir l'équivalent d'un coup de chaleur. Il est même possible que les chenilles soient astucieuses et causent des dégâts supplémentaires pour maintenir les pores des feuilles fermés et les températures des feuilles élevées, ce qui accélérera la croissance et le développement de l'insecte.

Et, il y a des conséquences.

«Nous constatons que la photosynthèse, qui est la façon dont les cultures produisent de la biomasse, est fortement altérée dans ces plantes», explique Havko. «Les ressources pour produire de la biomasse sont là, mais d'une certaine manière, elles ne sont pas utilisées correctement et la productivité des cultures diminue.»

Les chercheurs ont encore de nombreuses questions ouvertes à résoudre mais, pour le moment, ils disent que l'étude suggère que lorsque les températures mondiales augmentent, les plantes pourraient avoir trop de balles pour jongler.

«Je pense que nous devons encore apprécier les compromis inattendus entre les réponses de la défense et la productivité des plantes, en particulier lorsque d'autres types de stress environnemental sont présents», explique Howe. "Activer la réponse de défense peut faire plus de mal que de bien si les plantes sont confrontées à des températures élevées ou à d'autres stress."

L'étude paraît dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

étude originale

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